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相信不少朋友會(huì)在網(wǎng)上看到“發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率”這個(gè)詞，但未必能解釋清楚其中的含義，頂多知道這款發(fā)動(dòng)機(jī)很厲害罷了。下面我們就來看看發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率到底是個(gè)什么概念：
發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是讓燃料在汽缸內(nèi)爆燃，在一瞬間內(nèi)形成大量的高溫、高壓氣體，以此來推動(dòng)汽缸活塞運(yùn)動(dòng)，從而將蘊(yùn)藏在燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再通過曲柄機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成作用于變速箱的圓周運(yùn)動(dòng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)就是將熱能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的東西。但柴油燃燒所得的能，有很多都是被浪費(fèi)掉的。熱效率也就是1單位柴油所產(chǎn)生的動(dòng)能，簡(jiǎn)單的說就是熱效率越高，發(fā)動(dòng)機(jī)越省油。
所以，降低油耗與發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的高低密切相關(guān)。2009年美國(guó)能源部宣布，準(zhǔn)備在2010-2015年投資2.7億美元用于研發(fā)比原有卡車油耗低50%、發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高50%、排放標(biāo)準(zhǔn)高于歐VI的“超級(jí)卡車計(jì)劃”。在2016年，美國(guó)開始了第二期超級(jí)卡車項(xiàng)目，投資8000萬美元，在50%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提升至55%。康明斯作為美國(guó)超級(jí)卡車項(xiàng)目第一期和第二期的重要參與單位，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率達(dá)到了55%！這又是怎么做到的呢？
實(shí)現(xiàn)55%熱效率的總線路圖
康明斯在超級(jí)卡車計(jì)劃第一期中實(shí)現(xiàn)的51%熱效率（BTE）發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展節(jié)能技術(shù)研究。為實(shí)現(xiàn)55%熱效率的目標(biāo)，預(yù)計(jì)將從燃燒系統(tǒng)方面優(yōu)化使BTE提升1.3%，從噴油系統(tǒng)方面優(yōu)化使BTE提升1.3%，從空氣系統(tǒng)（EGR和增壓器）方面優(yōu)化使BTE提升0.6%，從改善機(jī)械效率方面使BTE提升0.6%，從余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化方面提升0.2%。采用這些優(yōu)化方法，使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率在原機(jī)基礎(chǔ)上提高了4%，達(dá)到55%熱效率水平。
燃燒系統(tǒng)優(yōu)化
燃燒系統(tǒng)優(yōu)化是改善熱效率的重要方法，其在實(shí)現(xiàn)55%熱效率目標(biāo)中所占比重較大。在超級(jí)卡車第一期中，康明斯采用了鋼活塞，并對(duì)活塞進(jìn)行了冷卻。為了實(shí)現(xiàn)55%熱效率的目標(biāo)，康明斯將進(jìn)一步提高壓縮比，無活塞冷卻或少量冷卻，采用先進(jìn)的隔熱涂層技術(shù)減小燃燒室的傳熱系數(shù)，提高冷卻液溫度，以降低傳熱損失。通過采用這些技術(shù)，預(yù)計(jì)使BTE提高1.3%。
燃油噴射系統(tǒng)優(yōu)化
在超級(jí)卡車第一期計(jì)劃中，康明期采用了傳統(tǒng)的高壓共軌和噴油器；而在第二期計(jì)劃中，康明斯將采用高流量噴油器，是傳統(tǒng)噴油器流量的3倍。提高噴油器流量有利于縮短燃燒持續(xù)期，預(yù)計(jì)通過提高噴油器流量使BTE提高1.3%。
空氣系統(tǒng)優(yōu)化
在超級(jí)卡車第一期計(jì)劃中，康明期采用了冷卻高壓EGR和VGT增壓系統(tǒng)；而在第二期計(jì)劃中，康明期采用了高低壓復(fù)合EGR系統(tǒng)和雙通道渦輪增壓系統(tǒng)，并對(duì)排氣歧管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)使BTE增加0.6%。
余熱回收系統(tǒng)優(yōu)化
在超級(jí)卡車第一期計(jì)劃中，康明期對(duì)高壓EGR、排氣、冷卻水和機(jī)油中的余熱進(jìn)行了回收；而在第二期計(jì)劃中，康明期對(duì)高壓EGR、低壓EGR、排氣、冷卻水、機(jī)油和中冷器中的余熱進(jìn)行了回收，并對(duì)透平膨脹機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)使BTE增加0.2%。
后處理系統(tǒng)
對(duì)于高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其NOx排放通常較高，而且排氣溫度較低，對(duì)后處理系統(tǒng)提出了更高的要求。在超級(jí)卡車第一期計(jì)劃中，康明斯采用了DOC+DPF+SCR的傳統(tǒng)后處理技術(shù)；而在第二期計(jì)劃中，康明斯采用了DOC+SCRF Closed-Coupled +SCR的先進(jìn)后處理技術(shù)，可進(jìn)一步提高NOx轉(zhuǎn)化效率。SCRF是將選擇性催化還原SCR催化劑涂覆到壁流式微粒過濾器內(nèi)，能同時(shí)降低柴油機(jī)NOx和顆粒物排放的集成式后處理裝置。
機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化
在超級(jí)卡車第一期計(jì)劃中，康明斯主要采用低張力油環(huán)、可變流量機(jī)油泵、等離子體噴涂氣缸套技術(shù)；而在第二期計(jì)劃中，康明期采用了低張力的活塞環(huán)、類金剛石碳（DLC）涂層活塞環(huán)、新型等離子體噴涂氣缸套、可變流量泵以及降低氣門機(jī)構(gòu)損失等技術(shù)。類金剛石碳（DLC）涂層具有與金剛石涂層類似的優(yōu)異性能以及石墨的自潤(rùn)滑性能，具有優(yōu)異的耐磨性能和摩擦性能，能有效地降低摩擦損失、控制結(jié)構(gòu)磨損。通過以上的機(jī)械效率提升技術(shù)，預(yù)計(jì)使BTE提高0.6%。
綜合以上來看，想把熱效率提高1%真不是一件簡(jiǎn)單的事情?？吹?5%發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率這個(gè)數(shù)字，是不是忍不住要點(diǎn)個(gè)贊？
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